Neutroncsillag fekete lyuk helyett

A Chandra-röntgenteleszkóp új megfigyelése alapján egy közel 40 naptömegű csillag halála után a mag neutroncsillagként maradt vissza - pedig az elméleti modellek alapján fekete lyuknak kellett volna keletkeznie.

A hagyományos elképzelés szerint a nagytömegű csillagok életük végén, nukleáris üzemanyaguk elfogyasztása után szupernóva-robbanás keretében semmisülnek meg. Külső rétegeiket szétszórják az űrben, míg összeroskadt magjuk egy kompakt égitest: neutroncsillag vagy fekete lyuk formájában marad vissza.

Az eddigi megfigyelések és elméleti modellek alapján a viszonylag kisebb tömegű, de 3-4 naptömegnél nehezebb csillagok élete végén marad vissza neutroncsillag, míg a legnehezebb csillagok megsemmisülése után keletkezik fekete lyuk. A Chandra-röntgenteleszkóp új megfigyelései alapján lehetségesnek látszik, hogy a helyzet ennél a valóságban bonyolultabb.

A megfigyelések keretében a Westerlund-1 jelű fiatal, kb. 3,5-5,0 millió éves nyílthalmazt tanulmányozták. Ez egy kb. 8200 fényév távolságban lévő sűrű csillagcsoport, amelyet egyesek "szuper csillaghalmaznak" is neveznek. Több mint 100 olyan égitestet sikerült azonosítani benne, amelyek tömege meghaladja a 30 naptömeget, és maga a halmaz Tejútrendszer legnehezebb nyílthalmazának számít.

A sok és egymáshoz közeli nagytömegű égitest miatt néhány szakember már korábban felvetette, hogy a csillagokból életük végén itt keletkező fekete lyukak egymással össze is olvadhatnak. A sűrű halmazban összetalálkozó fekete lyukak pedig ún. közepes tömegű fekete lyukat hoznatnak létre, amilyenek létére korábban néhány gömbhalmaznál utaltak a megfigyelések.

Az ilyen közepes, nagyságrendileg 100 naptömegű fekete lyukak átmeneti kategóriát képeznek az egy-egy csillag után visszamaradó néhány naptömegű, és a galaxisok centrumában lévő több millió naptömegű fekete lyukak között. A Chandra-röntgenteleszkóppal a Westerlund-1 halmaz esetében kerestek közepes tömegű fekete lyukat a szakemberek.

A Westerlund-1 halmaz képe az optikai tartományban (balra) , és a Chandra röntgenfelvételén (jobbra), a nyíl a neutroncsillagot jelzi (fotó: NASA/CXC/UCLA/M.Muno et al.)

A megfigyelések során nem akadtak egyetlen fekete lyukra sem, ellenben egy neutroncsillagot találtak, amely a CXO J164710.2-455216 jelzést kapta. Mivel a csillagok élettartama tömegükkel függ össze, sikerült megbecsülni, hogy a neutroncsillag szülőégiteste mekkora tömeggel bírhatott. A halmaz összes tagja közel egy időben született, ebből kiindulva Michael Muno (UCLA) és kollégái szerint a neutroncsillagot létrehozó égitest tömege közel 40-szerese lehetett a Napénak. A korábbi elgondolások alapján egy ekkora csillag élete végén fekete lyuk marad vissza - nem pedig neutroncsillag, ahogy azt most találták. A fenti mérés természetesen csak egyetlen eredmény, amiből még nem szabad messzemenő következtetést levonni - de arra utal, hogy elképzelhető: a kifejezetten nagytömegű csillagokból sem keletkeznek mindig fekete lyukak.